Używając systemu komputerowego naukowcy są w stanie rozpoznać, jakim biegaczem jesteś – czy trenujesz na poważnie, czy też hobbystycznie. Informacja o charakterystyce twojego ruchu biegowego nie tylko sprowadza się do postawienia granicy między wyczynowcem a amatorem. Może być również całkiem użyteczna i pomóc w unikaniu kontuzji.
Jedną z obsesji biegających na poważnie ścigaczy jest informacja, czy rywalizują z takimi samymi jak oni zapaleńcami, czy tylko z cieszącymi się biegiem hobbystami. Odpowiedź zazwyczaj sprowadza się do tego, że „każdy przede mną jest albo bardzo utalentowany, albo jest ciężko trenującym wyczynowcem, który na wszystko ma czas, a szczególnie na trening i odpoczynek”. Nikt nie chce też przegrać z hobbystami, którzy tylko kupili sobie buty biegowe i zapisali się na bieg.
Różnica w kroku
Debaty na ten temat mogą trwać w nieskończoność, jednak z pomocą przychodzą naukowcy, którzy opracowali system pozwalający na podstawie analizy biegu sklasyfikować cię jako biegacza lubiącego współzawodnictwo lub startującego rekreacyjnie. Nie jest to aż tak głupie lub elitarne, jak się wydaje. W rzeczywistości badanie ma potencjał, bo dzięki niemu można określić więcej niuansów, które pozwolą oszacować ryzyko kontuzji. Pomysł jest oparty na subtelnych szczegółach, które różnią technikę poszczególnych osób. Badania zostały opracowane przez grupę biomechaników z Uniwersytetu w Calgary prowadzoną przez Reed Ferber, a opublikowane zostały w Journal of Sports Sciences w 2018 r.
Podczas trwania badań na dolnej części pleców 41 biegaczy umieszczono urządzenie zawierające akcelerometry (samo urządzenie nazywa się Shimmer3). Uczestnicy pokonywali określony dystans biegiem, a naukowcy obserwowali, czy można wydedukować na podstawie ich techniki ruchu, czy biegacze są wyczynowcami, czy trenują rekreacyjnie, używając do tego odpowiedniego systemu komputerowego. Osobno zdefiniowali wyczynowców na podstawie tabel, a za osobę taką uważano każdego, kto brał udział w zawodach na dystansie od 5 km do maratonu i był na poziomie lepszym niż 60 proc. rekordu świata w swojej kategorii wiekowej dla danego dystansu według tabel World Masters Association Age Grading Performance. Według tej definicji 17 uznano za wyczynowców, a 24 za „rekreantów”.
Analizy kroku biegowego w trzech wymiarach określano przez akcelerometry, które generowały 24 różne charakterystyki każdego kroku biegacza. Nie były to zwykłe parametry, takie jak kadencja czy długość kroku, które jak wiemy mają duży wpływ na to, jak szybko biegniemy. Jednak sama prędkość biegu nie zawsze jest dobrym wskaźnikiem, jak bardzo lubisz rywalizować. Zamiast tego, w centrum zainteresowania naukowców znalazły się nieco bardziej subtelne zjawiska, związane z różnorodnością stawianych kroków (np. to, jak bardzo długość kroku zmienia się w czasie biegu) i regularnością (np. to, jak podobne do siebie są twoje chwilowe zmiany ruchu w trzech wymiarach podczas kolejnych kroków).
Akcelerometry skuteczne w 80%
Różnice pomiędzy grupami biegaczy były mniej oczywiste, niż mogłoby się wydawać obserwując biegaczy gołym okiem. Jeśli zastosowalibyśmy tylko konwencjonalne parametry kroku, nie dostrzeglibyśmy większych różnic. Lubiące rywalizację kobiety miały na przykład średnią kadencję 168,2; natomiast ich rekreacyjne odpowiedniczki miały praktycznie identyczną kadencję – o wartości 169,1. Nawet wykorzystując bardziej wyszukane pomiary regularności kroku, różnice nie były oczywiste. Ale naukowcy poddali wszystkie dane pod analizę systemu uczenia maszynowego nazywanego support vector machine (SVM) i pozwolili komputerowi określić, które czynniki wyróżniają wyczynowców oraz biegaczy rekreacyjnych. Co ważne, system analizował kobiety i mężczyzn osobno, by oznaczenie wyczynowiec mogło być właściwe w obydwu tych grupach.
System okazał się wystarczająco skuteczny, by na podstawie regularności stawiania kroków prawidłowo sklasyfikować mężczyzn jako wyczynowców lub „rekreantów” w 82,6%, a kobiety w 80,4%. Znaczące różnice wystąpiły pomiędzy techniką kobiet i mężczyzn, co nie jest niespodzianką, bo strukturalne różnice w anatomii kobiet i mężczyzn silnie wpływają na sposób, w jaki biegają. Model mężczyzny zawierał 12, a kobiet 10 istotnych cech kroku biegowego. Wszystkie związane były z różnorodnością lub regularnością kroku biegowego.
Użycie danych zbieranych przez akcelerometry w trzech wymiarach przez urządzenie umieszczone niedaleko środka masy pozwoliło więc z dużym prawdopodobieństwem sklasyfikować wyczynowych i rekreacyjnych biegaczy osobno dla kobiet i mężczyzn z ponad 80% skutecznością, a oznaczenia te były oparte na obiektywnych metodach. Opierając się na cechach użytych w modelach zaobserwowano również, że biegacze wyczynowi mają bardziej stały i mechanicznie efektywniejszy krok biegowy niż biegacze rekreacyjni. Ponadto istnieją odrębne cechy, które są bardziej istotne dla każdej podgrupy, związane przede wszystkim z wzorami odchyleń ruchu środka masy.
Perspektywa kontuzji i użyteczne wskazówki
Zaletą systemu użytego w badaniach jest to, że pozwala on wyłowić subtelne różnice z dużej ilości zmiennych, których nigdy nie dostrzeglibyśmy wpatrując się w uzyskane dane, ani nie dostrzeglibyśmy ich gołym okiem. Wadą jest to, że nie zawsze oczywiste jest to, co dane wzorce oznaczają. Dlaczego na przykład najbardziej wyróżniającą cechą dla mężczyzn są zmiany środka masy na osi przód-tył? Wymaga to dalszych analiz, jednak droga wydaje się słuszna. Jeśli przyjrzymy się szczegółom, zobaczymy więcej wskazówek: doświadczeni biegacze poruszają się w sposób bardziej konsekwentny od mniej obieganych, a każdy ich krok jest podobny do poprzedniego i kolejnego.
Dlaczego ma to znaczenie? Są powody by wierzyć, że krok biegowy naszych wyczynowych biegaczy z badań jest lepszy, bo daje mniejsze ryzyko kontuzji. Badania generalnie podają, że niedoświadczeni biegacze łatwiej łapią kontuzje, pomimo że biegają mniej. Ich kontuzje pojawiają się też w innych miejscach, co szczegółowo omawia publikacja z 2015 r. Biegacze rekreacyjni są bardziej podatni na kontuzje kolan i bioder, co prawdopodobnie wynika z nieoptymalnego sposobu biegania. Biegacze wyczynowi są bardziej podatni na kontuzje stóp i podudzi, prawdopodobnie z powodu zużycia tych części aparatu ruchu, a jest to związane z większymi obciążeniami treningowymi. Wiedząc, czy twój styl biegania jest bardziej „wyczynowy” czy „rekreacyjny” (chodzi tu o technikę, a nie wyniki) – można proponować odpowiednie wskazówki dotyczące tego, czy trening działa i gdzie może się kryć największe zagrożenie kontuzjami.
Akcelerometry użyte w badaniach nie są ogólnie dostępne. Jednak z powszechnych na rynku zegarków sportowych możemy zyskać już dość dużo danych, dzięki którym można analizować i poprawiać technikę. Dla osób mających nawracające kontuzje to analiza tych danych może przynieść rozwiązanie, gdzie tkwi problem i jak możemy wpływać na technikę oraz ekonomię biegu. Warto obserwować, jak podczas zmęczenia zmienia się długość kroku, jego częstotliwość lub czy trening pomaga ci, czy też szkodzi, jeśli chodzi o te parametry. Może być to właściwy sposób, by wpływać na trening i minimalizować ryzyko kontuzji.
Źródła: Christian A. Clermont, Lauren C. Benson, Sean T. Osis, Dylan Kobsar & Reed Ferber (2018): Running patterns for male and female competitive and recreational runners based on accelerometer data, Journal of Sports Sciences, DOI: 10.1080/02640414.2018.1488518. Epub 2018 Jun 19. Bas Kluitenberg, Marienke van Middelkoop, Ron Diercks, and Henk van der Worp. What are the Differences in Injury Proportions Between Different Populations of Runners? A Systematic Review and Meta-Analysis. Sports Med. 2015; 45(8): 1143–1161. Published online 2015 Apr 8. doi: 10.1007/s40279-015-0331-x
Fot. Marta Gorczyńska
_____________________ Jakub Jelonek – absolwent AWF w Krakowie i doktorant tej uczelni. Pracownik Uniwersytetu Humanistyczno-Przyrodniczego w Częstochowie. Współautor książki „Trening mistrzów” oraz biografii najlepszych polskich biegaczy. Ciągle aktywny chodziarz (mistrz Polski 2018 na 50 km), który nieustannie dokądś zmierza. Dwukrotny olimpijczyk na 20 km (z Pekinu i Rio) z ambicjami na Tokio. Trener i sędzia lekkoatletyczny, organizator imprez, nie tylko sportowych. Uwielbia czytać, ale i pisać – nie tylko o sporcie. Autor bloga www.jelon.blog
Ciągle aktywny chodziarz, który dalej walczy o kolejne cele (wielokrotny reprezentant Polski i dwukrotny olimpijczyk – z Pekinu i Rio). Współautor książek: „Trening Mistrzów” (2018), „Henryk Szost – Rekordzista” (2019), „Marcin Lewandowski – Mój Bieg” (2020), „Adam Kszczot – W pogoni za mistrzostwem” (2022). Doktor nauk medycznych i nauk o zdrowiu. Pracownik Uniwersytetu Jana Długosza w Częstochowie, a także trener lekkoatletycznych klas sportowych w IV liceum w Częstochowie. Działa też jako sędzia i organizator imprez, nie tylko sportowych.
